ST100 Series lưu lượng kế cao cấp theo công nghệ phân tán nhiệt potx

Dòng sản phẩm lưu lượng kế theo công nghệ hiện đại này đã ngày càng được các kỹ sư công nghệ hàng đầu thế giới trong công đồng tự động hoá quá trình công nhận và áp dụng, một công nghệ đ

ST100 Series lưu lượng kế cao cấp theo công nghệ

phân tán nhiệt

Thử thách này đã được Fluid Components International (FCI) tiếp tục lắng nghe, tất cả các ý kiến đóng góp, mong muốn, phản hồi từ các khách hàng đã, đang và sẽ sử dụng thiết bị đã đều được FCI ghi nhận Và cũng từ các phản hồi này, đội ngũ

kỹ sư của FCI đã bắt tay vào quá trình nghiên cứu từ nhiều năm trước đây Hiện họ đã cho ra mắt thế hệ tiếp theo về lưu lượng kế đo khí/gas

lượng khối lượng không khí/khí, khi nó đã có được vị trí một trong ba công nghệ lưu lượng phát triển nhất thế giới trong sáu năm qua và dự kiến sẽ được phát triển nhanh nhất, tạo tiền đề chuyển giao định hướng công nghệ cho 5 năm tiếp theo Dòng sản phẩm lưu lượng kế theo công nghệ hiện đại này đã ngày càng được các kỹ sư công nghệ hàng đầu thế giới trong công đồng tự động hoá quá trình công nhận và áp dụng, một công nghệ đo trực tiếp lưu lượng khối lượng, cực

kỳ hiệu quả, lại không cần bảo trì, là giải pháp có độ tin cậy cao với chi phí ban đầu thấp cho rất nhiều các ứng dụng lưu lượng khí khác nhau

Điều đáng ngạc nhiên ở đây là phần lớn các lưu lượng kế nhiệt trên thị trường hiện nay với các bộ phận đầu đo sensor

và bộ phận điện tử xử lý tín hiệu đều được thiết kế và hình thành từ hơn 20 năm trở về trước với những hạn chế nhất định của nó Trong khi hiệu quả trong khả năng đo lường cơ

bản cũng như khả năng cung cấp các dữ liệu quá trình và thông tin chẩn đoán là vô cùng hạn chế

Các thiết kế này không có các khả năng xử lý cốt lõi, tốc độ bus hay các kết nối I/O để hỗ trợ cho các chuẩn truyền thông bus trường hiện đại ngày nay Với các vi mạch cũ, các bộ chuyển đổi tương tự- số A/D và số-tương tự D/A đều rất hạn chế về sức mạnh tính toán cũng như độ phân giải mà do đó làm hạn chế các ứng dụng mà yêu cầu kỹ thuật tuyến tính hoá phức tạp để cải thiện cấp chính xác và độ phân giải đầu ra, đồng thời lưu giữ các thông số hiệu chuẩn và dữ liệu quá trình cùng với việc thực hiện chẩn đoán lỗi xảy ra

FCI đã định hình những nhu cầu kỹ thuật hiện đại và cao cấp này cho các nhà máy công nghiệp nói riêng và trong lĩnh vực

đo lường lưu lượng khí quá trình nói chung, bằng cách phát triển một dòng lưu lượng kế nhiệt mới, dòng sản phẩm lưu lượng kế ST100 series

Hỗ trợ tuyệt vời các chuẩn truyền thông với khả năng chuyển đổi cao

Bất cứ yêu cầu nào cho các đầu ra tương tự truyền thống như 4-20mA, tần số/xung, đầu ra rơ le cảnh báo hoặc các chuẩn truyền thông bus cấp cao như HART, Foundation™ fieldbus H1, PROFIBUS PA hay Modbus RS-485, thì lưu lượng kế ST100 Series là một giải pháp tối ưu (hình 1) Các yêu cầu này có thể sẽ thay đổi sau một thời gian hoạt động hoặc yêu cầu cần được nâng cấp, ST100 sau đó sẽ chuyển đổi ngay lập tức các yêu cầu này chỉ với thao tác đơn giản thay thế các card hiện tại bởi các kỹ thuật viên ngay tại hiện trường

Không những vậy, các phiên bản mới hoặc các cấu hình truyền thông cấp cao và firmware mới sẽ được cập nhật

thông qua card giao diện truyền thông bus của ST100 mà không làm ảnh hưởng đến các thành phần khác Thiết kế với khả năng chuyển đổi tại chỗ này đã xoá bỏ hoàn toàn khái niệm “thiết bị đã không còn sản xuất – obsolete ” hiện nay của các dòng sản phẩm, nó được xem như một cuộc cách mạng thực sự, một sự nâng tầm hoàn toàn mới trong lĩnh vực thiết bị đo lường lưu

lượng

HART là một chuẩn

truyền thông đã được tích

hợp với các giao diện đầu

lượng tức thời, lưu lượng tích luỹ, nhiệt độ và áp suất đều được cung cấp tại các đầu ra hoặc trên các cổng truyền thông bus của các model STP Tất cả các lưu lượng kế ST100 cũng bao gồm 1 seri các cổng I/O qua một giao diện USB chuẩn để

có thể kết nối trực tiếp với máy tính PC và một cổng Ethernet với địa chỉ IP được định sẵn, sẽ cho phép các kỹ sư dễ dàng truy cập và thực hiện các thao tác cài đặt

Cổng HART I/O của ST100 hoàn toàn tương thích với các phiên bản 7 mới nhất Hiện nay ST100 cùng với tổ chức

HART đang trong giai đoạn cuối cùng của việc thử nghiệm

để được nhận chứng chỉ chứng nhận độc lập ST100 cũng đã nhận được chứng chỉ chứng nhận từ tổ chức Foundation™ fieldbus và là một trong hai thiết bị đầu tiên đã được xác

nhận đáp ứng các tiêu chuẩn về chẩn đoán tiên tiến nhất

Thông tin và dữ liệu

Lưu lượng kế ST100 với thiết kế màn hình cảm ứng LCD độc đáo (hình 2) sẽ mang lại rất nhiều tiện ích với “các thông

tin quá trình” Các đồ họa, các chức năng tiện lợi, cùng màn hình cảm ứng LCD sẽ cung cấp hầu hết các thông tin quá trình một cách toàn diện nhất với màn hình hiển thị liên tục của tất cả các thông số đo lường và trạng thái cảnh báo, và khả năng liên tục kiểm tra chẩn đoán các lỗi Các thông số hiển thị liên tục là lưu lượng tức thời, lưu lượng tổng, nhiệt

độ, và trạng thái cảnh báo

Loạt model STP của seri ST100 cũng bao gồm chức năng đo lường áp suất, điều này đã giúp cho thiết bị instruments của FCI khẳng định vị thế là thiết bị lưu lượng kế nhiệt đầu tiên trên thế giới cung cấp cùng một lúc 3 biến quá trình là lưu lượng, nhiệt độ và áp suất Việc thêm các chức năng đo

lường được cả nhiệt độ và áp suất của FCI sẽ giúp cắt giảm chi phí cho việc đầu tư thêm các thiết bị đo lường độc lập cũng như việc đi dây cho các thiết bị này nhằm giảm thiểu tới mức thấp nhất chi phí ban đầu cho việc lắp đặt thiết bị

Thông số hiển thị cũng bao gồm dữ liệu chẩn đoán được tạo

ra thông qua các cổng truyền thông bus Các thông số chẩn đoán này được truy vấn thu thập từ xa và được khắc phục xử

lý ngay khi phát hiện các lỗi bởi các kỹ sư FCI thông qua cổng kết nối Ethernet được tích hợp sẵn trong thiết bị

Một thiết kế chuẩn nữa trên tất cả các model ST100 nữa là chức năng thu thập dữ liệu (datalogger), có khả năng lưu trữ lên đến 21 triệu phép đo trong 1 card micro-SD 2 GB có thể tháo rời được Nó có thể lưu trữ và truy cập lại tới năm nhóm hiệu chuẩn với việc mở rộng tiếp việc hiệu chuẩn đạt tới dải turndown 1000:1 Dải lưu lượng có thể xuống thấp từ 0.25 SFPS (0.07 NMPS) đến 1000 SFPS (305 NMPS) và cấp chính xác đạt tới ± 0.7% giá trị đọc, ± 0.5% toàn dải (Đây là những dải turndown và cấp chính xác cao nhất đối với các lưu lượng kế theo công nghệ nhiệt hiện nay)

nhà sản xuất công nghệ cảm biến khối lượng nhiệt công

nghiệp đầu tiên trên thế giới cung cấp tới 3 loại cảm biến khác nhau để đáp ứng tốt nhất các ứng dụng khác nhau của người dùng (hình 3) Kiểu FPC-Style là loại đáp ứng nhanh với các đặc tính ưu việt, tích hợp bộ điều tiết lưu lượng và phần bảo vệ đầu đo phù hợp với các môi chất khí nén và ứng dụng khí gas sạch FB-Style là loại đáp ứng nhanh, được thiết

kế cho các ứng dụng khí thông dụng với phần bảo vệ đầu đo, ngoài ra người dùng có thể lựa chọn thêm bộ hiệu chuẩn

VeriCal™ in-situ của FCI Với các ứng dụng mà môi chất khí ẩm ướt hoặc khí gas bẩn, hoặc lưu lượng bất thường, FCI

Hình 3: các dạng đầu đo

cung cấp loại kiểu S-Style giúp người sử dụng có thể làm sạch đầu đo dễ dàng

ST100 Series bao gồm 2 dòng model sản phẩm chính là: ST STP Dòng ST đo lường cả 2 thông số là lưu lượng khối

lượng nhiệt độ, và dòng STP độc quyền với việc tích hợp thêm thông số thứ 3- áp suất Cấu hình của STP đã đưa

ST100 thành dòng lưu lượng kế nhiệt đầu tiên trên thế giới cung cấp cùng lúc 3 thông số quá trình rất quan trọng Cả 2 dòng sản phẩm này đều bao gồm các model với thiết kế đầu

đo sensor đơn và đầu đo sensor kép cộng với việc tích hợp thêm vào các lưu lượng kế này lựa chọn sáng chế độc quyền của hãng FCI -bộ hiệu chuẩn in-situ, VeriCal

ST100 có thể được hiệu chỉnh để đo lường bất kỳ khí quá trình nào, bao gồm khí ẩm ướt, hỗn hợp khí và khí dơ bẩn lẫn tạp chất Thông số cơ bản của lưu lượng kế đo khí/gas loại đo cắm trực tiếp trên đường ống (insertion) với dải đo từ 0.25

SFPS tới 1000 SFPS (0.07 NMPS tới 305 NMPS) với cấp chính xác ± 0.75 giá trị đọc, ± 0.5 toàn dải

Cho các trường hợp lắp đặt thông thường, tất cả các phần thân cắm sensor đều được khắc lên 1 thước đo cộng thêm với việc tích hợp ren côn có thể trượt trên thân cắm, thước đo và ren côn này sẽ giúp cho các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật dễ dàng xác định chính xác chiều dài phần sensor ngập trong ống Chiều dài này cần đảm bảo sao cho đầu đo sensor được đặt ở chính giữa tâm ống (center-line) để giúp tối ưu hoá việc tiếp xúc giữa 2 đầu sensor với dòng khí đi qua Điều này sẽ đảm bảo cho phép đo, độ chính xác và lặp đọc là chính xác nhất

Hình 4: Lưu lượng kế STP với việc tích hợp thêm bộ hiệu chuẩn in-situ, VeriCal

Lựa chọn đầu đo kép, cho mục

đích kép

Các model ST102, ST112, STP102

và STP112 là các dòng lưu lượng kế

có hệ thống đầu đo kép có thể dùng

trong các ứng dụng chế độ đo lấy giá

trị trung bình của 2 điểm đo hoặc

trường hợp 2 điểm đo riêng biệt và

độc lập rồi cùng đưa về hiển thị chỉ

trên một transmitter hiển thị từ xa

duy nhất.(hình 6) Thiết kế hệ thống

đầu đo kép này sẽ tiết kiệm rất nhiều chi phí khi mà như

thông lệ ta sẽ cần đến hai hệ thống đầu đo và hiển thị riêng biệt

Hai đầu đo cùng chia sẻ một transmitter hiển thị – một khái niệm duy nhất và hoàn toàn mới được đưa ra bởi FCI Các nhà máy hay các ứng dụng khác nhau có thể thực sự cắt giảm được 25% chi phí ban đầu hoặc hơn thế nữa khi sử dụng thiết

kế độc đáo 2 đầu đo đưa tín hiệu về cùng 1 transmitter hiển thị này

Phần kết nối quá trình của các đầu đo và việc hiệu chỉnh có thể tương tự nhau hoặc hoàn toàn độc lập và khác nhau Mỗi đầu đo sẽ đều được kiểm soát và có các giao diện “đầu-cuối” trên bảng mạch điện tử trong transmitter Bất kỳ đầu ra tương

tự 4-20mA hay đầu ra rơle nào cũng đều được tích hợp cho từng đầu đo sensor Màn hình cảm ứng LCD có thể được cài đặt hiển thị thông số đo lường của từng đầu đo, việc hiển thị của 2 đầu sensor này sẽ được người dùng tự cài đặt theo yêu cầu công nghệ hoặc sẽ được chuyển đổi hiển thị một cách tự động

Trong việc kết nối các cổng truyền thông bus, tất cả các dữ liệu từ 2 đầu sensor này sẽ liên tục được truyền qua các bus này Điều này thậm chí còn mang đến sự tiết kiệm nhiều hơn bởi chi phí cho các cổng truyền thông bus sẽ được cắt giảm khoảng 50%, việc nối dây bus cũng vì vậy giảm xuống chỉ còn 50% trong khi chỉ cần đến một nửa số node như bình thường

Hệ thống 2 đầu đo lấy

giá trị trung bình

Những ứng dụng mà liên

quan đến việc lắp đặt tại

các kích thước đường ống từ 16 inches [406 mm] hoặc lớn hơn thì cấp chính xác và độ lặp đọc thực sự sẽ được cải thiện

và nâng cao bởi việc lấy giá trị đo trung bình từ hau đầu đo Các nhiễu loạn, hay dòng chảy rối loạn, hoặc trạng thái dòng lưu lượng khí thường xuyên thay đổi sẽ làm giảm độ chính xác của thông số đo được đối với trường hợp chỉ một đầu đo Trong nhiều trường hợp, các nhà máy đôi khi không thể điều chỉnh đường ống công nghệ để có thể lắp đặt tại mọi điểm các đường ống luôn chạy thẳng với trạng thái dòng khí được điền đầy ống, đặc biệt là đối với các đường ống lớn

Models ST102, ST112, STP102 và STP112 sẽ khắc phục hoàn toàn các mối lo ngại về các trạng thái dòng khí này với chỉ một hệ thống đơn giản và cực kỳ kinh tế - “hệ thống đầu

Hình 6: hệ thống đầu đo kép lấy giá trị trung bình của ST100 series

đo kép lấy giá trị trung bình” Phần transmitter điện tử sẽ lấy trung bình tín hiệu đầu vào từ 2 đầu đo độc lập thành chỉ 1 đầu ra

Mỗi đầu đo có thể cấu hình độc lập các phần chiều dài thân cắm sensor và kết nối quá trình để có thể lắp đặt vào các vị trí một cách linh hoạt nhất Một đầu đo chỉ cần đo và lấy tín hiệu, đầu đo còn lại có thể được tích hợp luôn với phần

transmitter hiển thị tại chỗ, hoặc cả hai có thể được cấu hình theo kiểu hiển thị từ xa (remote) đo và cùng đưa tín hiệu về transmitter hiển thị ở một vị trí khác Phần transmitter hiển thị này sẽ cung cấp các thông tin độc lập cho từng đầu đo, điều này sẽ tiết kiện được rất nhiều thời gian khi cần thực hiện kiểm tra hiệu chuẩn

Khả năng hiệu chuẩn vượt trội

Trong khi việc hiệu chuẩn một nhóm đơn giản cũng cần có

đủ các thao tác, thì ST100 series có thể cung cấp tới 5 nhóm

hiệu chuẩn Phụ thuộc vào các ứng dụng yêu cầu hiệu chuẩn khác nhau, mà đặc tính này có thể tiết kiệm rất nhiều thời gian và chi phí quan trọng Một vài ví dụ như:

l Mở rộng dải đo: Mở rộng dải turndown lên tới 1000:1 hoặc cho rất nhiều dải đo khác nhau cho các khí như nhau để tối

ưu hoá cấp chính xác và độ phân giải dưới các điều kiện hay thay đổi Điều này đặc biệt có ích với các khí thải, khí mà luôn yêu cầu cả dải lưu lượng thấp ở điều kiện hoạt động bình thường và sự rò rỉ khí, và cũng như với dải đo rất cao khi các thiết bị upset Việc hiệu chuẩn được rất nhiều nhóm thông số này sẽ tiết kiệm rất nhiều chi phí thay vì phải sử dụng nhiều lưu lượng kế khác nhau

l Hỗn hợp các khí khác nhau trong các dòng khí tương tự nhau: Việc hiệu chuẩn được hỗn hợp các khí khác nhau cùng song song tồn tại sẽ tối ưu hoá cấp chính xác phép đo lưu lượng trong cùng đường ống hay đặc tính theo mùa ảnh

hưởng đến các khí quá trình (ví dụ: khí thải nhóm 1 là 65% CH4, 35% CO2; Nhóm 2 là 62% CH4, 38% CO2)

l Các khí khác nhau: thay vì phải dùng đến các thiết bị cầm tay hay lắp đặt tạm thời cho các ứng dụng đa dạng khác nhau, FCI có thể đo và hiệu chuẩn cho cùng lúc nhiều khí khác nhau, điều này sẽ giảm thiểu thiết bị vật tư dự phòng trong các nhà máy với rất nhiều điểm đo và ứng dụng yêu cầu khác nhau Ví dụ các nguồn nhiên liệu kép (khí thiên nhiên và propane, khí Biogas (CH4, CO2, H2S, O2, N2,…)

ST100 được calib hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm hiệu chuẩn tiêu chuẩn của FCI, dùng phương pháp so sánh với khí tương đương, một phương pháp rất điển hình đang được sử dụng trên khắp thế giới Các lưu lượng kế nhiệt của FCI được hiệu chuẩn đúng với các điều kiện quá trình thực tế mà thiết

bị sẽ được lắp đặt, điều này nhằm đảm bảo hiệu quả trong việc đạt tới cấp chính xác cao nhất, với dải calib sát nhất với dải đo thực tế

Với hơn 40 năm kinh nghiệm về thiết bị lưu lượng, FCI đang

có những phòng thí nghiệm và phân tích lưu lượng hàng đầu thế giới Tất cả các thiết bị thí nghiệm được Viện tiêu chuẩn quốc gia (NIST) chứng nhận, cũng như được cấp chứng chỉ ISO 9001:2000 và AS9000 compliant Các phòng thí nghiệm cũng đạt các tiêu chuẩn MIL-STD-45662A và ANSI/NCSL-Z-540

Phòng thí nghiệm hiệu chuẩn lưu lượng của FCI có khả năng hiệu chuẩn các dải lưu lượng thấp xuống 0.001 SCFM

(0.00017 NCMH) tới dải đo vượt quá 5000 SCFM (8500 NCMH) và cao hơn nữa cho các đường ống vượt trên 10 inches (250 mm) Các ứng dụng hiệu chuẩn có thể được thực hiện với dải nhiệt độ từ -100 °F tới +1000 F (-73 oC tới

538oC) và áp lực từ 0 psig tới 1000 psig (0 atmospheres tới

68 atmospheres)

Thiết kế đạt các chứng chỉ chứng nhận cho các vị trí khắc nghiệt nhất

Lưu lượng kế ST100 được thiết kế cho các ứng dụng quá trình và điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất bao gồm nhiệt

độ lên tới 850 ºF (454 ºC) Khoảng cách cho cấu hình đo và hiển thị từ xa lên tới 300m

Tất cả các dòng sản phẩm ST100 series đều được chứng nhận cho toàn bộ thiết bị, đầu đo sensor, bảng mạch điện tử/

transmitter và hợp bộ bảo vệ enclosure Các Chứng nhận bao gồm: FM và FMc: Class 1, Division 1, hazardous locations, Groups B, C, D, E, F, G; ATEX và IECEx: Zone 1, II 2 GD

Ex d IIC T4 Hợp bộ bảo vệ enclosure đạt cấp bảo vệ NEMA 4X/IP67 và là lưu lượng kế nhiệt duy nhất với 4 cổng đầu vào cáp cung cấp cách ly dây nối và tín hiệu toàn vẹn nhất